JP4773293B2 - 気化式石油燃焼装置 - Google Patents

Description

この発明は暖房機や給湯機の燃焼部を構成する気化器ヒ−タを備えた気化式の石油燃焼装置に関するものである。

従来よりこの種のものに於いては、本出願人が先に出願した、気化器ヒ−タ及び気化器温度センサを備え燃油を気化する気化器と、該気化器に連通しこの気化器で気化された気化ガスと燃焼空気とを予混合してバ−ナ部に供給する混合室とを備え、更に混合室底部には該混合室を加熱する混合室ヒ−タを備えたものに於いて、前記混合室ヒ−タの通電を制御する補助制御手段を備え、該補助制御手段は空気温度センサが検知する燃焼空気温度によって混合室ヒ−タを制御するものであり、気化器は勿論のこと該気化器に連通した混合室にも加熱用のヒ−タを備え、折角気化した燃油を液化させることなく、しかも燃焼空気も高温状態に保持して予混合し、良好な燃焼が得られるようにしたものであった。（例えば、特許文献１参照）
特許３３２２８００号公報

ところでこの従来のものでは、混合室ヒ−タは燃焼空気の温度やバーナの燃焼量から間接的に混合室ヒ−タの必要熱量を推測して混合室ヒータの通電時間が決められていたので、混合室の正確な温度を把握することができず、燃焼条件によっては混合室での燃油が液化したり、混合室の加熱しすぎによる電力消費が不経済であり、最適な混合室ヒ−タの制御が求められるものであった。
また、逆火が発生した場合にはアルミダイカスト製の混合室は高温になり変形して破損することがあった。
また、要求熱量の低い場合に行われる、ＯＮ−ＯＦＦ運転時には、混合室の温度が大きく変化することで、排気中の未燃ガスが増加して悪臭が発生する問題があった。

この発明はこの点に着目し、上記欠点を解決する為、特にその構成を、気化器ヒータを備え燃油を気化する気化器と、該気化器に燃油を供給する電磁ポンプと、前記気化器に燃焼用の一次空気を供給すると共にバーナ部に二次空気を供給する燃焼ファンと、気化器及びバーナ部に連通し前記燃焼ファンはほぼ直角状に連通した送風路とを備え、前記気化器の下方に混合室を設け、該混合室で混合した燃焼ガスをバーナ部より噴出して燃焼するものに於いて、前記気化器に接して気化器ヒータと気化温度センサを、前記混合室に接して混合室ヒータと混合室温度センサを設け、前記気化温度センサの検知する気化器温度に応じて気化器ヒータを制御し、前記混合室温度センサの検知する混合室温度に応じて混合室ヒータを制御する燃焼制御回路を設けたものである。

また、前記燃焼制御回路はバーナ燃焼時に逆火が発生した場合、前記混合室温度センサにて検知する混合室温度の上昇速度が所定速度以上を所定時間継続し、かつ、混合室温度が所定温度以上の時電磁ポンプを停止すると共に、異常を表示し、燃焼ファンの運転を継続するようにしたものである。

また、前記気化器と混合室の間に断熱パッキンを設けたものである。

この発明によれば、混合室温度センサによって直接混合室の温度を検知できるので、混合室ヒ−タは必要熱量に応じて最適な通電制御を行うことができ、混合室で燃油が液化したり、混合室の加熱しすぎによる無駄な電力消費行われることもなくなるものである。
また、逆火が発生した場合でも、混合室の温度上昇を素早く感知して燃焼を停止することができるので、混合室が破損する程の高温になることはないものである。
また、気化器と混合室の間に断熱パッキンを設け、気化器と混合室別々に温度制御をすることで、要求熱量の低い場合に行われる、ＯＮ−ＯＦＦ運転時でも、排気中に未燃ガスが増加して悪臭が発生するようなことは無くなった。

以下に本発明を実施するために好適な実施例を説明する。

次にこの発明に係る気化式石油燃焼装置を、図面に示す如く給湯機に適用した一実施例で、先ず図１・２で説明する。１は給湯路２途中に備えられた熱交換器で、下方に位置するバ−ナ部３の燃焼で加熱され、給湯路２先端に備えられた給湯栓４の開栓で適宜給湯を行うものである。

前記バ−ナ部３は気化器ヒ−タ５及び気化温度センサ６を備えた横椀状の気化器７と、該気化器７下端の流出口８と連通しこの流出口８と対向する位置に混合室ヒ−タ９を備えた混合室１０とに連通し、気化器７で気化した気化ガスを混合室１０で一次空気と予混合した後、バ−ナ部３で二次空気の供給を受けながら気化燃焼させるものであり、混合室１０の側面にはサーミスタセンサ等より成る混合室温度センサ１１を備え混合室１０の温度を検知するものである。

１２は前記気化器７と混合室１０の間に設けた断熱パッキンで、気化器７と混合室１０の間の熱伝導を阻止するものである。
１３は気化器７背面でバ−ナ部３上に突出された複数個の吸熱フィンで、燃焼熱を気化器７にヒ−トバックして、気化ヒ−タ５及び混合室ヒ−タ９の通電量を極力小さく抑えるものである。

１４は気化器７に燃油を噴霧するノズルで、送油管１５を介して電磁ポンプ１６と連結され、気化器７の噴出口１７に位置している。

１８は燃焼ファンで、送風路１９を介して噴出口１７及びバ−ナ部３とカバ−枠２０との間の空気室２１とに連通し、吸込口２２より吸引した燃焼空気を噴出口１７には予混合用の一次空気として供給し、空気室２１には気化器７側方を通り混合室１０下方からバ−ナ部３で燃焼される二次空気として供給するものである。

２３は上記吸込口２２に備えられた空気温度センサで、器具本体２４側方下部に形成された流入口２５から流入し、バ−ナ部３及び気化器７に供給される燃焼空気温度を検知し、燃焼空気量の補正及び予熱時の逆風を検知するものである。

２６は器具本体２４上部に開口された排気口で、排気路２７に連通し熱交換器１加熱後の排気ガスを排出するものである。

２８は給湯路２の入水側に備えられ水の流れを検知する水流センサで、給湯栓４の開栓による水流で給湯必要とする熱要求有りと判断して、信号を送り燃焼等を開始させるものである。

２９は熱交換器１後の給湯路２に備えられた湯温センサで、給湯温度を検知するものである。

次に電気回路を図３のブロック図で説明する。３０はヒ−タ制御回路で、気化器７の温度を検知する気化温度センサ６からの検知温度に応じて、気化器ヒ−タ５の通電を制御し、気化器７を気化可能温度に保持するものである。

３１は前記混合室温度センサ１１からの検知温度信号を受け混合室ヒ−タ９を混合室温度に応じて制御する混合室ヒータ制御回路で、混合室温度センサ１１が運転時約１３０℃を継続して検知するように混合室ヒ−タ９をＯＮ−ＯＦＦ制御させるものである。

３２は駆動回路で湯温設定器３３で設定された希望湯温と、湯温センサ２９で検知された実際の出湯温度とを比較し、設定湯温が得られるように必要燃焼量を演算して、燃焼量信号を電磁ポンプ１６及び燃焼ファン１８に出力しバ−ナ部３の燃焼を制御するものであり、水流センサ２８からの流水検知信号による熱要求有りを受けて点火器（図示せず）等を制御して燃焼開始制御も行うものである。

３４は上記ヒ−タ制御回路３０及び混合室ヒータ制御回路３１及び駆動回路３２を含む燃焼制御回路で、比較・演算・タイマ等の各種機能を有したマイコンでそれぞれ構成され、或いは燃焼制御回路３４を１つのマイコンで構成するようにしても良いものであり、給湯スイッチ３５のＯＮ信号を受けてヒ−タ制御回路３０に、気化器７及び混合室１０を予め加熱しておく予熱動作を行わせるものである。

次にこの一次実施例のスタンバイ状態での作動を図４のフローチャートに基づいて説明する。今給湯スイッチ３５をＯＮすることで、気化器７及び混合室１０が予熱が開始される。（ステップ３６）次にステップ３７にて気化温度センサ６の検出値Ｘと混合室温度センサ１１の検出値Ｙが読み込まれる。次にステップ３８に進み、気化温度センサ６の温度が２２０℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ３９に進み、Ｎｏで小さい場合はステップ４０で気化器ヒータ５をＯＮしてステップ３７に戻る。

ステップ３９では気化温度センサ６の温度が２２５℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ４１に進んで、気化器ヒータ５をＯＦＦし、ステップ４２に進む、Ｎｏで小さい場合はステップ３７に戻る。

ステップ４２では混合室温度センサ１１の温度が１２５℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ４３に進み、Ｎｏで小さい場合はステップ４４で混合室ヒータ９をＯＮしてステップ３７に戻る。ステップ４３では混合室温度センサ１１の温度が１３０℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ４５に進み、混合室ヒータ９をＯＦＦしてステップ３７に戻る、Ｎｏで小さい場合はそのままステップ３７に戻る。

このように、スタンバイ状態では気化器７の温度は２２０〜２２５℃に維持され、混合室１０の温度は１２５〜１３０℃に常に維持されるので、熱要求は発生した場合には素早くバーナを着火でき、且つ、必要最低限の温度を維持することでスタンバイ時の消費電力を低減することができるものである。

次にバーナ着火時、燃焼時の作動を図５に示すフロ−チャ−トに従って説明する。ステップ４６は図４で示した給湯開始を指示する熱要求を待つスタンバイモ−ド状態であり、次にステップ４７に進み熱要求を判断し、給湯栓４開による熱要求有りでＹｅｓとなり、ステップ４８でヒ−タ制御回路３０によって予熱中でＯＦＦ状態であっても、気化器ヒ−タ５及び混合室ヒ−タ９を強制的にＯＮさせて着火性を良くしているものである。Ｎｏで熱要求の無い場合はステップ４６のスタンバイモードに戻る。

そしてステップ４９でバーナ着火後、ステップ５０に進み気化温度センサ６の検出値Ｘと混合室温度センサ１１の検出値Ｙが読み込まれる。次にステップ５１に進み、気化温度センサ６の温度が２２０℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ５２に進み、Ｎｏで小さい場合はステップ５３で気化器ヒータ５をＯＮしてステップ５０に戻る。

ステップ５２では気化温度センサ６の温度が２２５℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ５４に進んで、気化器ヒータ５をＯＦＦし、ステップ５５に進む、Ｎｏで小さい場合はステップ５０に戻る。

ステップ５５では混合室温度センサ１１の温度が２３０℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ５６に進み、Ｎｏで小さい場合はステップ５７で混合室ヒータ９をＯＮしてステップ５０に戻る。ステップ５６では混合室温度センサ１１の温度が２４０℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合はステップ５８に進み、混合室ヒータ９をＯＦＦしてステップ５０に戻る、Ｎｏで小さい場合はそのままステップ５０に戻る。

次にステップ５９では混合室温度センサ１１の温度上昇速度αが１．５ｄｅｇ／ｓより大きい状態が３秒以上続いているかを判断し、Ｙｅｓの場合ステップ６０へ進んで、Ｎｏの場合ステップ５０に戻る。ステップ６０では混合室温度センサ１１の温度が３００℃より大きいかを判断し、Ｙｅｓで大きい場合は逆火が発生したと判断し、ステップ６１にて異常を表示し、ステップ６３でバーナ消火の動作を行う、ステップ６０にてＮｏで小さい場合はステップ６２へ進んで、熱要求を判断して、継続して熱要求がある時にはＹｅｓでステップ５０に戻るものであり、逆に給湯栓４が閉栓された時にはＮｏでステップ６３に進んでバ−ナ部３の燃焼を停止させ、ステップ４６に戻ってスタンバイ状態で次の熱要求有りを待つものである。

このように、混合室温度センサ１１によって直接混合室１０の温度を検知できるので、混合室ヒ−タ９は必要熱量に応じて最適な通電制御を行うことができ、混合室１０で燃油が液化したり、混合室１０の加熱しすぎによる無駄な電力消費行われることもなくなるものである。
また、気化器と混合室の間に断熱パッキンを設け、気化器と混合室別々に温度制御をすることで、要求熱量の低い場合に行われる、ＯＮ−ＯＦＦ運転時でも、排気中に未燃ガスが増加して悪臭が発生するようなことは無くなった。
また、バーナ燃焼状態では気化器７の温度は２２０〜２２５℃に維持され、混合室１０の温度は燃焼に最適な２３０〜２４０℃に維持されるので、安定した燃焼を行うことができるものであるが、何らかの原因で逆火が発生しても、混合室１０の急激な温度上昇を検知して素早くバーナの消火を行うことができるので、逆火によるバーナの破壊を防止することができるものである。

この発明一実施例の燃焼器の制御装置を備えた石油給湯機の概略構成図。 同燃焼部分の詳細断面図。 同電気回路のブロック図。 同要部のフロ−チャ−ト。 同要部のフロ−チャ−ト。

符号の説明

３ バーナ部
５ 気化器ヒータ
６ 気化温度センサ
７ 気化器
９ 混合室ヒータ
１０ 混合室
１１ 混合室温度センサ
１２ 断熱パッキン
１６ 電磁ポンプ
１８ 燃焼ファン
３０ ヒータ制御回路
３１ 混合室ヒータ制御回路
３４ 燃焼制御回路

Claims (3)

1. 気化器ヒータを備え燃油を気化する気化器と、該気化器に燃油を供給する電磁ポンプと、前記気化器に燃焼用の一次空気を供給すると共にバーナ部に二次空気を供給する燃焼ファンと、気化器及びバーナ部に連通し前記燃焼ファンはほぼ直角状に連通した送風路とを備え、前記気化器の下方に混合室を設け、該混合室で混合した燃焼ガスをバーナ部より噴出して燃焼するものに於いて、前記気化器に接して気化器ヒータと気化温度センサを、前記混合室に接して混合室ヒータと混合室温度センサを設け、前記気化温度センサの検知する気化器温度に応じて気化器ヒータを制御し、前記混合室温度センサの検知する混合室温度に応じて混合室ヒータを制御する燃焼制御回路を設けた事を特徴とする気化式石油燃焼装置。
2. 前記燃焼制御回路はバーナ燃焼時に逆火が発生した場合、前記混合室温度センサにて検知する混合室温度の上昇速度が所定速度以上を所定時間継続し、かつ、混合室温度が所定温度以上の時電磁ポンプを停止すると共に、異常を表示し、燃焼ファンの運転を継続する事を特徴とする請求項１記載の気化式石油燃焼装置。
3. 前記気化器と混合室の間に断熱パッキンを設けた事を特徴とする請求項１または請求項２記載の気化式石油燃焼装置。

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